Đặc điểm, chức năng và ví dụ của Holoenzyme



Một holoenzyme là một enzyme được tạo thành từ một phần protein gọi là apoenzyme kết hợp với một phân tử phi protein gọi là đồng yếu tố. Cả apoenzyme và cofactor đều không hoạt động khi chúng tách rời nhau; nghĩa là, để có thể hoạt động, chúng phải được ghép nối.

Do đó, các holoenzyme là các enzyme kết hợp và do đó, chúng hoạt động xúc tác. Enzyme là một loại phân tử sinh học có chức năng cơ bản là làm tăng tốc độ phản ứng của tế bào. Một số enzyme cần sự giúp đỡ của các phân tử khác, được gọi là cofactors.

Các đồng yếu tố được bổ sung với các apoenzyme và tạo thành một holoenzyme hoạt động thực hiện xúc tác. Những enzyme cần một đồng yếu tố cụ thể được gọi là enzyme liên hợp. Chúng có hai thành phần chính: đồng yếu tố, có thể là ion kim loại (vô cơ) hoặc phân tử hữu cơ; apoenzyme, phần protein.

Chỉ số

  • 1 Đặc điểm
    • 1.1 Tạo thành các apoenzyme và đồng yếu tố
    • 1.2 Họ thừa nhận nhiều loại đồng yếu tố
    • 1.3 Liên minh tạm thời hoặc vĩnh viễn
  • 2 chức năng
  • 3 Ví dụ về holoenzyme phổ biến
    • 3.1 RNA polymerase
    • 3.2 DNA polymerase
    • 3.3 Carbonic anhydrase
    • 3,4 Huyết sắc tố
    • 3.5 Cytochrom oxydase
    • 3.6 Pyruvate kinase
    • 3.7 Pyruvate carboxylase
    • 3,8 Acetyl CoA carboxylase
    • 3.9 Monoamin oxydase
    • 3.10 Lactate dehydrogenase
    • 3.11 Catalase
  • 4 tài liệu tham khảo

Tính năng

Được hình thành bởi apoenzyme và đồng yếu tố

Các apoenzyme là phần protein của phức hợp, và các đồng yếu tố có thể là các ion hoặc các phân tử hữu cơ.

Họ thừa nhận một loạt các đồng yếu tố

Có một số loại đồng yếu tố giúp hình thành các holoenzyme. Một số ví dụ là coenzyme và vitamin thông thường, ví dụ: vitamin B, FAD, NAD +, vitamin C t coenzyme A.

Một số đồng yếu tố với các ion kim loại, ví dụ: đồng, sắt, kẽm, canxi và magiê, trong số những loại khác. Một nhóm các đồng yếu tố khác là các nhóm được gọi là giả.

Công đoàn tạm thời hoặc vĩnh viễn

Các cofactors có thể tham gia các apoenzyme với cường độ khác nhau. Trong một số trường hợp, công đoàn yếu và tạm thời, trong khi trong các trường hợp khác, công đoàn mạnh đến mức vĩnh viễn.

Trong trường hợp kết hợp tạm thời, khi đồng yếu tố được loại bỏ khỏi holoenzyme, nó sẽ trở thành apoenzyme một lần nữa và không còn hoạt động.

Chức năng

Holoenzyme là một enzyme sẵn sàng phát huy chức năng xúc tác của nó; nghĩa là, để tăng tốc các phản ứng hóa học nhất định được tạo ra ở các khu vực khác nhau.

Các chức năng có thể thay đổi tùy theo hành động cụ thể của holoenzyme. Trong số quan trọng nhất là DNA polymerase, có chức năng đảm bảo sao chép DNA được thực hiện chính xác.

Ví dụ về các holoenzyme phổ biến

RNA polymerase

RNA polymerase là một holoenzyme xúc tác cho phản ứng tổng hợp của RNA. Holoenzyme này là cần thiết để xây dựng các chuỗi RNA từ các chuỗi DNA mẫu có chức năng như các mẫu trong quá trình phiên mã.

Chức năng của nó là bổ sung ribonucleotide tại đầu 3 của một phân tử RNA đang phát triển. Ở prokaryote, apoenzyme RNA polymerase cần một đồng yếu tố gọi là sigma 70.

DNA polymerase

DNA polymerase cũng là một holoenzyme xúc tác cho phản ứng trùng hợp của DNA. Enzyme này đóng vai trò rất quan trọng đối với các tế bào vì nó chịu trách nhiệm sao chép thông tin di truyền.

DNA polymerase cần một ion tích điện dương, thường là magiê, để thực hiện chức năng của nó.

Có một số loại DNA polymerase: DNA polymerase III là một holoenzyme có hai enzyme trung tâm (Pol III), mỗi loại gồm ba tiểu đơn vị (α, ɛ và), một kẹp trượt có hai tiểu đơn vị beta và phức hợp tính phí cố định có nhiều tiểu đơn vị (δ, τ, γ, ψ và).

Carbonic anhydword

Carbonic anhydrase, còn được gọi là carbonate dehydratase, thuộc họ holoenzyme xúc tác cho quá trình chuyển đổi nhanh chóng carbon dioxide (CO2) và nước (H 2O) thành bicarbonate (H2CO3) và proton (H +).

Enzym cần một ion kẽm (Zn + 2) làm đồng yếu tố để thực hiện chức năng của nó. Phản ứng được xúc tác bởi anhydrase carbonic có thể đảo ngược, vì lý do này hoạt động của nó được coi là quan trọng vì nó giúp duy trì sự cân bằng axit-bazơ giữa máu và các mô.

Huyết sắc tố

Hemoglobin là một holoenzyme rất quan trọng để vận chuyển khí trong các mô động vật. Protein này có trong các tế bào hồng cầu chứa sắt (Fe + 2), và chức năng của nó là vận chuyển oxy từ phổi đến các khu vực khác của cơ thể.

Cấu trúc phân tử của hemoglobin là một tetramer, có nghĩa là nó bao gồm 4 chuỗi polypeptide hoặc tiểu đơn vị.

Mỗi tiểu đơn vị của holoenzyme này chứa một nhóm heme và mỗi nhóm heme chứa một nguyên tử sắt có thể liên kết với các phân tử oxy. Nhóm heme của hemoglobin là nhóm giả, cần thiết cho chức năng xúc tác của nó.

Cytochrom oxydase

Cytochrom oxydase là một enzyme tham gia vào các quá trình thu nhận năng lượng, được thực hiện trong ty thể của hầu hết tất cả các sinh vật sống.

Nó là một holoenzyme phức tạp đòi hỏi sự cộng tác của một số đồng yếu tố, ion sắt và đồng, để có thể xúc tác cho phản ứng chuyển điện tử và sản xuất ATP.

Pyruvate kinase

Pyruvate kinase là một holoenzyme quan trọng khác cho tất cả các tế bào, bởi vì nó tham gia vào một trong những con đường trao đổi chất phổ biến: glycolysis.

Chức năng của nó là xúc tác chuyển một nhóm phốt phát từ một phân tử gọi là phosphoenolpyruvate sang một phân tử khác gọi là adenosine diphosphate, để tạo thành ATP và pyruvate.

Các apoenzyme đòi hỏi các cation kali (K ') và magiê (Mg + 2) như các đồng yếu tố để tạo thành holoenzyme chức năng.

Pyruvate carboxylase

Một ví dụ quan trọng khác là pyruvate carboxylase, một holoenzyme xúc tác cho việc chuyển một nhóm carboxyl thành một phân tử pyruvate. Do đó, pyruvate được chuyển đổi thành oxaloacetate, một chất trung gian quan trọng trong quá trình trao đổi chất.

Để hoạt động chức năng, apoenzyme pyruvate carboxylase cần có một đồng yếu tố gọi là biotin.

Acetyl CoA carboxylase

Acetyl-CoA carboxylase là một holoenzyme có đồng yếu tố, như tên gọi của nó, là coenzyme A.

Khi apoenzyme và coenzyme A được ghép nối, holoenzyme hoạt động xúc tác để thực hiện chức năng của nó: chuyển một nhóm carboxyl thành acetyl-CoA để chuyển nó thành malonyl coenzyme A (malonyl-CoA).

Acetyl-CoA thực hiện các chức năng quan trọng trong cả tế bào động vật và tế bào thực vật.

Monoamin oxydase

Đây là một holoenzyme quan trọng trong hệ thống thần kinh của con người, chức năng của nó là thúc đẩy sự xuống cấp của một số chất dẫn truyền thần kinh.

Để monoamin oxydase hoạt động xúc tác, nó cần liên kết cộng hóa trị với đồng yếu tố của nó, flavin adenine dinucleotide (FAD).

Lactate dehydrogenase

Lactate dehydrogenase là một holoenzyme quan trọng đối với tất cả các sinh vật sống, đặc biệt là trong các mô tiêu thụ nhiều năng lượng, như tim, não, gan, cơ xương, phổi, trong số những người khác..

Enzyme này đòi hỏi sự có mặt của đồng yếu tố của nó, nicotinamide adenine dinucleotide (NAD), để xúc tác phản ứng chuyển hóa pyruvate thành lactate.

Catalase

Catalase là một holoenzyme quan trọng trong việc ngăn ngừa độc tính tế bào. Chức năng của nó là phân hủy hydro peroxide, sản phẩm của quá trình chuyển hóa tế bào, trong oxy và nước.

Apoenzyme catalase đòi hỏi phải có hai đồng yếu tố được kích hoạt: một ion mangan và một nhóm giả, HEMO, tương tự như của hemoglobin.

Tài liệu tham khảo

  1. Agrawal, A., Gandhe, M., Gupta, D., & Reddy, M. (2016). Nghiên cứu sơ bộ về huyết thanh sinh học Lactate Dehydrogenase (LDH) trong ung thư biểu mô tuyến vú. Tạp chí nghiên cứu lâm sàng và chẩn đoán, 6-8.
  2. Athappilly, F. K., & Hendrickson, W. A. ​​(1995). Cấu trúc của miền biotinyl của acetyl-coenzyme Một carboxylase được xác định theo giai đoạn MAD. Cấu trúc, 3(12), 1407-1419.
  3. Berg, J., Tymoczko, J., Gatto, G. & Strayer, L. (2015). Hóa sinh (Tái bản lần thứ 8). W. H. Freeman và Công ty.
  4. Mông, A.A., Michaels, S., & Kissinger, P. (2002). Mối liên quan của mức độ dehydrogenase huyết thanh với nhiễm trùng cơ hội chọn lọc và tiến triển HIV. Tạp chí quốc tế về bệnh truyền nhiễm, 6(3), 178-181.
  5. Fegler, J. (1944). Chức năng của Carbonic Anhydrase trong máu. Thiên nhiên, 137-38.
  6. Gaweska, H., & Fitzpatrick, P. F. (2011). Cấu trúc và cơ chế của họ monoamin oxydase. Khái niệm phân tử sinh học, 2(5), 365-377.
  7. Gupta, V., & Bamezai, R. N. K. (2010). Human pyruvate kinase M2: Một protein đa chức năng. Khoa học protein, 19(11), 2031-2044.
  8. Jitrapakdee, S., St Maurice, M., Rayment, I., Cleland, W. W., Wallace, J. C., & Attwood, P. V. (2008). Cấu trúc, cơ chế và quy định của pyruvate carboxylase. Tạp chí sinh hóa, 413(3), 369-387.
  9. Muirhead, H. (1990). Isoenzyme của pyruvate kinase. Giao dịch sinh hóa xã hội, 18, 193-196.
  10. Solomon, E., Berg, L. & Martin, D. (2004). Sinh học (Tái bản lần thứ 7).
  11. Siêu nhân, C. T. (2016). Cấu trúc và chức năng của anhydras carbonic. Tạp chí sinh hóa, 473(14), 2023-2032.
  12. Tipton, K. F., Boyce, S., O'Sullivan, J., Davey, G. P., & Healy, J. (2004). Monoamin oxydase: chắc chắn và không chắc chắn. Hóa dược hiện tại, 11(15), 1965-1982.
  13. Voet, D., Voet, J. & Pratt, C. (2016). Nguyên tắc cơ bản của hóa sinh: Cuộc sống tại Cấp độ phân tử (Tái bản lần thứ 5). Wiley.
  14. Xu, H. N., Kadlececk, S., Profka, H., Glickson, J. D., Rizi, R., & Li, L. Z. (2014). Liệu Lactate cao hơn có phải là một chỉ số về nguy cơ di căn của khối u không? Một nghiên cứu MRS thí điểm sử dụng Hyperpolarized13C-Pyruvate. X quang học thuật, 21(2), 223-231.